通信工程畢業設計-rfid二進制樹防碰撞算法的研究與實現(留存版)

　　

【正文】 ea of the various algorithms and evalues their perf6rmance； secondary， it introduces an improved version of algorithm onthe basis of specinc standard． This algorithm has f． ast recognition， high efnciency and greatly improved the identification results． Key Words： RFID； Anticollision； Read／ Write DeVices； Transponders； FPGA 4 目 錄 1 引言 ....................................................... 6 1． 1 RFID 技術簡介 .................................................. 6 1． 2 RFID 系統 ...................................................... 6 1． 2． 1 RFID 系統組成 ............................................ 6 1． 2． 2 RFID 系統分類 ............................................ 7 1． 2． 3 RFID 系統工作原理 ........................................ 8 1． 3 RFID 技術現狀及其發展 .......................................... 8 1． 3． 1 RFID 技術應用 ............................................... 8 1． 3． 2 RFID 標準統一化 .......................................... 9 1． 3． 3 RFID 防碰撞算法 .......................................... 9 1． 4 課題提出的 背景及其意義 ......................................... 9 1． 5 本文的主要工作 ................................................ 10 2 現有 RFID 二進制樹防碰撞算法 ................................. 11 2． 1 RFID 防碰撞算法概述 ........................................... 11 2． 2 RFID 二進制樹防碰撞算法概述 ................................... 11 2． 2． 1基本概念 ................................................ 11 2． 2． 2性能指標 ................................................ 12 2． 2． 3算法分類 ................................................ 13 2． 3 基本二進制樹防碰撞算法 ........................................ 14 2． 3． 1算法思路 ................................................ 14 2． 3． 2實例演示 ................................................ 15 2． 3． 3性能評價 ................................................ 17 2． 4 動態二進制樹防碰撞算法 ........................................ 19 2． 4． 1算法思路 ................................................ 19 2． 4． 2實例演示 ................................................ 21 2． 4． 3性能評價 ................................................ 22 2． 5 退避式二進制樹防碰撞算法 ...................................... 22 2． 5． 1算法思路 ................................................ 22 2． 5． 2實例演示 ................................................ 24 2． 5． 3性能評價 ................................................ 25 2． 6 本章小結 ...................................................... 25 3 改進型二進制樹防碰撞算法 .................................... 25 3． 1 涉及二進制樹算法的國際標準 .................................... 25 3． 1． 1 IS0 15693 .............................................. 25 3． 1． 2 IS014443 ............................................... 26 3． 2 IS014443 標準二進制樹防碰撞算法 ............................... 27 3． 2． 1基本概念 ................................................ 27 3． 2． 2算法思路 ................................................ 28 3． 3 改進型二進制樹防碰撞算法 ...................................... 32 3． 3． 1改進方向 ................................................ 32 3． 3． 2基本概念 ................................................ 32 5 3． 3． 4實例演示 ................................................ 37 3． 4 本章小結 ...................................................... 39 4 FPGA 實現改進型二進制樹防碰撞算法 ............................ 40 4． 1 FPGA 技術 ..................................................... 40 4． 1． 1 FPGA 簡介 ............................................... 40 4． 1． 2 FPGA 設計流程 ........................................... 40 4． 1． 3 FPGA 設計工具 ........................................... 42 4． 1． 4 FPGA 設計語言 ........................................... 45 4． 1． 5 TestBench 驗證平臺 ...................................... 45 4． 2 RFID 系統中的防碰撞模塊 ....................................... 46 4． 3 FPGA 實現算法流程 ............................................. 46 4． 4 曼徹斯特解碼模塊 .............................................. 47 4． 5 命令處理模塊 .................................................. 50 4． 5． 1請求命令處理 ............................................ 50 4． 5． 2防碰撞命令處理 .......................................... 51 4． 5． 3選擇命令處理 ............................................ 53 4． 5． 4去選擇命令處理 .......................................... 53 4． 6 命令選擇模塊 .................................................. 53 4． 7 數據存儲模塊 .................................................. 55 4． 8 密勒編碼模塊 .................................................. 56 4． 9 模塊連接 ...................................................... 57 4． 10 本章小結 ..................................................... 58 結論 ........................................................ 58 致謝 ........................................................ 62 6 1 引言 1． 1 RFID 技術 簡介 自動設備識別技術是目前國際上發展很快的一項新技術，英文名稱為Automatic Equipment Identif ication，簡稱 AEI，它通過一些先進的技術手段，實現人們對各種設備在不同狀態下的自動識別和管理【 ll】 。通常來說，應答器由耦合元件和微電子芯片組成，主要電氣性能為工作頻率，讀寫能力，數據傳輸率，信息數據存儲量，防碰撞能力，信息安全性能等，應答器的分類也是以這些性能為依據的，例 如根據存儲器可將應答器分為 EEPROM， FROM(鐵電存儲器 )， SRAM(靜態隨機存儲器 )，根據信息注入方式可分為集成電路固化，現場 線改寫，現場無線改寫，根據電源供給方式分為無源，半無源，有源。 根據應答器供電方式， RFID 系統可以分為三個方面： (1)無源系統：由讀寫器負責給應答器供電。而要建立一個全球互聯的 RFID 產品網絡，實現 RFID技術的飛躍發展，就必須解決標準不統一的難題，近年來，隨著 RFID 技術的應 用越發廣泛，有識之士都意識到并著手解決這個問題，目前主要有兩種思路，一是生產出適應于不同標準，多制式兼容的 RFID 產品，二是制定一個統一的 RFID碩十學位論 技術標準。系統的介紹了 RFID 技術，描述了典型 RFID 系統的 結構組成，提出了 RFID 系統的分類思想，講述了 RFID 系統的工作原理，以及其應用范圍，重點強調了 RFID 技術的現狀和所面臨的主要問題，由此體現了研究 RFID 關鍵技術防碰撞算法的意義，明確了本文的主要研究內容。 圖 2． 1 應答器序列號數據格式 讀寫器與應答器之間進行數據交換時，往往要傳輸序列號的部分或者全部位，此時的傳輸順序定義為：先發送低位，再發送高位。事實上，分類所得的這些算法中也有互相重合的，如動態二進制樹算法既可以采用前進思路，也可以采用退避思路。 (3)讀寫器發送 Request(11100101)命令，所有應答器響應該命令，將自身序列號與該 SN(111 00l01)比較，其中 Tl(10100l01)的序列號小于該值，則 Tl返回自身序列號給讀寫器，在讀寫器接收端不發生碰撞，讀寫器檢測到返回數據為 10100101，讀寫器做如下處理：將該數值作為下一次 Sleep 命令攜帶的參數值，即 Sleep(10100101)。假設有 n個應答器，從讀寫器到應答器的傳輸時間為 tl，反之為 t2．總時間為 t，則傳輸的總時間 t 可以用式 來表示【 22】： 數 學歸納法證明如下： 假設只有一個應答器，則讀寫器發送命令，應答器響應，無碰撞，識別出應答器。發生碰撞時，將最大序列號中對應的碰撞起始位置為 0。采用該返回思路的二進制樹算法，稱為退避式二進制樹算法。讀寫器應能確定用哪種方式。有兩個主要特點，一是獨特的天線結構和技術，使其讀寫距離可以穩